作物育种学

1.作物育种学的定义：作物育种学是一门综合利用多种学科知识与技术，研究选育和繁殖作物优良品种的理论与方法的科学。

2作物育种学的任务：①选育适于生产需要的高产、稳产、优质、抗（耐）病虫害及环境胁迫、生育期适当，适应性广的优良品种、杂种及新作物。

②在其繁殖推广过程中保持和提高其种性，提供足够量的、高质低成本的生产用种。

3品种的定义：品种是人类为满足自己的需要，在一定的生态和经济条件下创造出来的某种作物的一种群体，4品种在生产中的作用：（1）提高了单产。

（2）改进了品质。

（3）保持了稳产和产品品质。

（4）扩大了种植面积。

（5）改善了耕作制度，提高了复种指数及劳动生产率。

5品种的类型：地方品种、改良品种、纯系品种、无性繁殖系品种、杂种品种。

6自花授粉，异花授粉，常异花授粉的花器特点及开花习性，遗传特点：①自花：雌雄同花，花瓣一般无鲜艳色彩，雌雄同期成熟，花开放时间短，花器保护严密，柱头多不外露，外来花粉不易侵入。

特点：1.表现型和基因型一致。

群体内个体间差异小(依地方品种、纯系品种而异) 个体内表现纯合。

2.在一定时间内和一定条件下其遗传行为表现相对稳定。

3.自交不退化或退化缓慢，杂交有优势。

②异花：雌蕊比雄蕊长，伸出花器，雌雄蕊不同期成熟；花瓣多有鲜艳色彩，分泌蜜汁，有香味，花器保护不严密，花粉多，容易飞扬，开花时间长特点：1.基因型与表现型不一致2.后代总是出现性状分离，遗传行为不稳定3.自交导致生活力显著衰退，杂交产生优势③常异花：雌雄同花，花瓣多有鲜艳色彩，能分泌蜜汁，雌雄蕊不等长或不同期成熟，雌雄蕊外露率高，花开放时间长，易接受外来花粉。

特点：1.主要性状处在同质结合的性态，即基因型表现型大体一致2.自交退化现象不显著。

3.自交后代有分离性状但不明显，遗传行为基本稳定7自交、异交的遗传效应：①自交的遗传效应1.自交使杂合的基因型逐渐趋向纯合2.自交引起杂合基因型后代发生性状分离3.自交引起杂合基因型的后代生活力下降②异交的遗传效应1.异交形成杂合基因型2异交增强后代的生活力8作物的品种类型及育种特点：类别个体间基因型个体内基因型繁殖方式遗传情况育种方法同质纯合（纯系品种）相同纯合自交为主稳定系统，诱变，杂交系谱法同质杂合（杂交种品种）相同杂合自交系或纯系间杂交，无性繁殖无性稳定，有性不稳，杂种优势利用杂交系谱法培育自交系，利用ms,群体改良异质纯合（群体品种）相同和相异并存纯合自交稳定系统，杂交，群体改良异质杂合（群体品种）相异杂合异交自交衰退，异交（自由交配）群体表现稳定多种9判断作物繁殖方式的方法：1、研究花器构造、开花习性、传粉方式、花粉活力2、隔离单株繁殖、强制自交3、测定其自然异交率4自然异交率测定常用标志性状法测定。

10制定育种目标的原则：1.符合当前国民经济的需要和生产发展前景。

2.针对当时、当地的生态条件、栽培水平及存在的主要问题。

3.把生物学目标具体落实到某些性状上。

4.要考虑到品种(组合)搭配，考虑全年的经济收益5.要符合育种经费来源单位的经济效益及总体社会效益。

11vavilov的起源中心学说：植物物种在地球上的分布是不平衡的，所有物种都是由多少不等的遗传类型所组成，它们的起源是与一定的环境条件和地区相联系的，凡遗传类型有很大的多样性而且比较集中、具有地区特有变种性状和近亲野生类型或栽培类型的地区，即为起源中心。

根据变异类型特点及近缘野生植物有无分为初生中心与次生中心。

12vavilov的起源中心学说在育种的意义：①指导选择优良材料。

起源中心存在着各种基因，且在一定条件下趋于平衡，与复杂的生态环境建立了平衡生态系统，各种基因并存、并进，从而使物种不至于毁灭，因此在起源中心能找到所需的材料。

②起源中心与抗源中心一致，不育基因与恢复基因并存于起源中心。

因此，可在起源中心得到抗性材料与恢复基因。

③指导引种，避免毁灭性灾害。

13种质资源在作物育种中的作用：1.已有种质资源具有育种所需要基因的绝大多数，是现代育种的物质基础，具有不同育种目标所需要的多样化基因，缺少种质资源，新品种难以获得。

2.不同品种资源分别具有特异基因，稀有种质具有决定性作用。

如：早熟、矮秆、抗性、优质基因的发现与利用3.育种上大的突破性成就决定于关键性基因资源的发现与利用，如矮秆基因，矮脚南特、矮籽占，低脚乌尖，雄不育基因，野败胞质光敏不育基因4.新的育种目标的实现决定于所拥有的基因资源。

14初生中心(Primary center of origin)：当地野生类型驯化的区域。

其有4个标志（判定初生中心准则）：①有野生祖先②有原始特有类型③有明显的遗传多样性④有大量的显性基因。

次生中心(Second center of origin)：远离初生中心，在新的环境下通过杂交或突变而产生的新类型的地区。

同初生中心相比，其亦有4个特点：①无野生祖先；②有新的特有类型（如高梁，初生中心在非洲，但在中国形成糯质高梁，中国即为其次中心）；③有大量的变异；④有大量的隐性基因。

15引种的一般规律1、气候相似论要点：地区之间，在影响作物生长发育的主要气候因子上，应相似到足以保证作物品种相互利用成功。

也就是说，引和被引地区的气候因子应相似到使双方的作物品种在对方都能正常生长发育。

2、纬度、海拔和引种的关系纬度、海拔与气候相关密切（温度、日长），实践表明，纬度相近地区间引种易成功。

气象学研究表明，海拔每增加100米，相当于纬度增加1度。

因此可把引入和被引两地此二因子综合起来进行考虑，用一气候指数（climatic Index）来衡量两地的气候相似性。

引地CI≈引入地CI 相互引种易成功3.作物起源地与引种的关系（1）起源于高CI值地区的作物多为长日照作物如大麦、小麦，由低CI →高CI，熟期提早，产量性状变劣，由高CI →低CI，熟期推迟，产量性状变优。

（2）起源于低CI值地区的作物多为短日照作物如水稻、玉米、高梁，由低CI向高CI引，熟期推迟，产量性状变优，由高CI→低CI，生育期变短，产量性状变劣。

16影响引种成功的因素1．温度2．光照3．纬度4．海拔5．降水和湿度6．土壤7．作物的发育特性17选择育种的程序系统育种（个体选择）具体过程如下：第一年大田选株第二年株行比较第三年品系比较鉴定品种比较试验区域试验生产试验审定推广18影响选择效果的诸因子1.群体的遗传组成（决定群体中期望基因型的频率）2.群体大小（决定期望基因型绝对数量）3.性状的遗传特点（包括h2 ，GE大小）（决定选择方法、时期、强度与可靠性）。

4.选择的标准与鉴定的准确性（条件的一致性，条件是否有利于期望基因型的表现）。

19杂交育种的亲本选配原则：1、选优点多，缺点少且易支服，主要优良性状突出且遗传力高，双亲主要性状优缺点能互补的材料做亲本。

2、选用当地推广品种作为亲本之一3、选用生态类型差异大，亲缘关系较远的材料作亲本。

4、注意亲本目标性状与其它性状的关联性。

选用目标性状遗传力高且不存在与不良性状连锁或连锁强度不大的材料做亲本，增加交换潜势与重组，以利于优良基因的导入5、选用General combining ability 好的材料做亲本20系谱法工作要点：自杂种分离世代（单交F2，复交F1）开始选株，入株分别种植成株行，每株行成为一个株系，以后各世代都在优良系统中继续选择优良单株，继续种成株行，直到选育成优良一致的系统时便不再选株，升入产量比较试验。

各世代都予以系统编号以便查找株系历史和亲缘关系（故称系谱法）。

21一般和特殊配合力(1) GCA —某一亲本品种（自交系）与其它若干品种（自交系）杂交后，杂种一代在某个数量性状上的平均表现。

Xi/n -u=gi(2) SCA special combining ability ——一个被测系与一个特定系杂交，杂种一代的产量（性状）表现。

或可以这样描述，特定的杂交组合在双亲的平均表现的基础上与预期产量的偏差。

Sij=Xij-gi-gj-μGCA 是由加性基因效应所致，故它能稳定地传给后代,SCA 为基因的显性效应（h）和互作效应（j,l）, 它不能稳定地传给后代，因此，在杂交育种中，只考虑GCA ，不考虑SCA，用一般配合力好的品种作亲本，往往会得到好的后代，易选出好的品种。

22株系群（又叫系统群）来自同一F3系统的F4株系或者说来自F2同一单株的后代株系。

姊妹系——同一株系群内的各株系23混合法：Bulk method的工作要点在自花授粉作物杂种分离世代，按组合混合种植，不进行个体选择，只淘汰明显的劣株，直到估计杂种遗传性趋于稳定，纯合个体数达80%左右的世代（F5-F8），才开始一次选株，下一代成为株系，然后选拔优良株系升入鉴定圃、品试（产量试验）24混合法与系谱法比较：1.对质量性状和h2高的数量性状系谱法能较早地肯定某些优良组合，较早地掌握优良材料，并集中力量处理之，育种效率较高，混合法反之。

2.对h2低的数量性状系谱法中选率低，选择效果差，易丢失大量有利基因，并使遗传基础变窄，混合法无此缺点。

3.工作量：系谱法工作量大，较复杂，混合法简便易行。

4.混合法的致命缺点：由于早代人工选择少，因此会使杂种群体的性状逐向适应生存而使得一些不是作物本身生存所要求的但为人类所需要的性状诸如矮秆性、大粒性、早熟性、丰产性、品质、成熟一致性被消弱，对育种不利。

25杂交育种程序原始材料（亲本）圃选种圃鉴定圃品比试验区域试验生产试验审定→推广26回交育种的特点及用途：特点①用于改良品种，目标明确，育种效果可靠，并且具有性状易控制、杂种群规模易操纵之特点。

②可在任何条件下进行回交加代，选择效果可靠。

③育成的品种其丰产性、适应性同于原来的优良品种，可以在肯定后直接用于生产，无需再做过多的产量鉴定，可直接进入区试，育种年限短。

用途①抗病虫育种（转移特定抗性基因，创造多系品种，聚合品种）。

②ms系转育，保持基因，恢复基因的转移。

③创造同核异质系，产生新的ms系。

④克服远缘杂种的缺陷（结实率低、发芽率低、籽粒性状差等）。

⑤克服不良性状的连锁(protein与yield facter的负相关，棉花yield factor与纤维强度基因的连锁遗传的打破)。

局限性①育成品种的产量及综合性状不能优于轮回亲本，也就是说，用回交育种育成品种的价值取决于轮回亲本。

②要改良的质量性状及h2高的数量性状必须易于鉴定识别，否则效果差。

③改良h2低的数量性状效果差。

④每一回交世代都需做杂交，工作量大，费时费工。

27回交育种工作要点：1.正确选择轮回亲本与非轮回亲本轮回亲本标准：大多数性状符合要求，只存在个别需要改造的性状非轮回亲本：必须具备轮回亲本所缺少的目标性状并且此优良性状具有较高的h2(最好不与不良性状连锁)，在群体中易于鉴别如抗性、熟期等。